电解铜初步设计

第三章电解精炼

3.1 概述

本项目处理的原料为葫芦岛锌业股份有限公司铜熔炼技术改造项目所产的粗铜和外购粗铜、紫杂铜，整个湿法系统由铜电解厂房和净液厂房两大部分组成。

20万t/a铜电解采用不锈钢永久阴极电解工艺。净液车间的净液流程包括一段脱铜电解、生产硫酸铜和二段脱铜电解。

3.2 铜电解车间

3.2.1 原料、辅助材料及产品

（1）原料

原料：年处理阳极铜244640.06t/a。其中自产原料产电铜150000t/a,外购粗铜和紫杂铜产电铜50000t/a。

阳极单块重380kg,有效尺寸960×1000mm。

阳极铜成分如表3-1所示。

表3-1 铜阳极板成分表

（2）辅助材料：

硫酸：2000t/a。

盐酸：80～120t/a。

硫脲：6t/a。

明胶：10t/a。

干酪素：6t/a。

（3）产品

阴极铜：200000t/a，含Cu99.9935%

产品质量符合GB/T467-1997 A级铜Cu-CATH-1国家标准。

残极：39143.781t/a,含Cu 99.5% 返回铜熔炼

阳极泥：1000t/a

含Cu 14.31% ,Au 1623.18g/t，Ag 19.63%，送葫芦岛锌业股份有限公司阳极泥处理系统。

3.2.2 工艺流程

3.2.2.1 工艺流程选择

铜电解工艺按阴极的不同类型主要分为传统始极片法和不锈钢永久阴极法。

传统始极片法是通过在由金属钛或者不锈钢制成的阴极（种板）上经过电解反应产出物理外形尺寸、化学成分符合电解具体工艺要求的纯铜薄片（始极片），铜薄片经校平、穿棒等加工、制作后，作为生产系统的阴极使用。在生产过程中，铜离子在由铜薄片制成的阴极上的得到电子后不断沉积、析出，达到一定重量后得到产品阴极铜。葫芦岛锌业股份有限公司北方铜业公司现有的电解铜厂采用就是传统小极板工艺。

不锈钢永久性阴极法是采用不锈钢板制作的阴极，铜离子在阴极上析出，直接产出最终产品阴极铜。阴极铜需从不锈钢极板上剥离，不锈钢阴极可在寿命周期内反复使用，因此废除了种板系统和始极片的加工、制作过程，大大简化了生产工序。由于不锈钢阴极有很好的平直度，电流分布均匀，可以在相对较高的电流密度下进行生产，阴极铜质量稳定。

从2002年以来所建成或在建及拟建的铜电解项目80%均应用不锈钢永久阴极法，由此可见采用永久不锈钢阴极法已成为电解铜精炼生产的一个发展趋势。

铜电解工艺按阳极外形尺寸和重量又分为大极板工艺和小极板工艺。大极板工艺和小极板工艺是相对而言的，通常将阳极单块重量大于300kg的称为大极板，200kg左右的称为小极板。大极板工艺优势明显，相对小极板可采用大跨度的厂房和大型电解槽，单位面积产量高。以相同规模产量比较，通常极板越大，则电解槽数量就越少，厂房占地面积小，设备和操作人员也更少。从上面的分析对比看，大极板工艺无疑是优先选择的方案。

根据葫芦岛锌业股份有限公司的实际情况，本设计选择20万t/a

永久阴极大极板工艺为新建电解项目的建设方案。

3.2.2.2 工艺流程简述

工艺流程详见铜电解工艺流程图453J-3-001-E331-1。

由阳极炉精炼产出的铜阳极板用叉车送至厂区阳极板集中场地，再用叉车运至阳极整形机组，首先在阳极整形机组上进行整形、矫耳、铣耳、排板，然后按极距100mm排板后用电解专用吊车吊入电解槽内进行电解。在电流密度290A/m2、电解液成分为含Cu45g/L、H2SO4180～200g/L及电解液温度为60～65℃的条件下进行电解作业，出槽时阴极吊至阴极剥片机组，经洗涤、剥离、堆垛、称量打包后用叉车运至成品库；剥片后的不锈钢阴极片经排板后由吊车返回电解槽。残极用吊车运至残极洗涤机组处理，经洗涤堆垛后，称量打包，再用叉车送回阳极炉精炼车间。电解液由循环槽经循环泵打至板式换热器加热至65℃左右后进入高位槽。电解液由高位槽经分液包自流至各个电解槽。电解槽供液采用下进给液方式，出液由槽面两端溢流嘴溢出，电解液汇总后返回循环槽。

为保证电解液的洁净度，配置了专用的净化过滤器，循环系统每天抽取电解液循环量的30%经净化过滤机后，返回循环系统。根据电解液中铜及杂质的浓度，每天抽取部分电解液送净液工段处理，保证电解系统电解液中铜及杂质浓度不超过极限值。

残阳极出槽时，上清液流入上清液储槽，全部经净化过滤机过滤后返回循环系统；排出的阳极泥浆经溜槽至阳极泥地槽（带搅拌），泵送至阳极泥贮槽，泵送至压滤机压滤，滤液流入上清液贮槽，再经净化过滤机过滤后返回循环系统；滤渣即为阳极泥，送集团公司阳极泥系统集中处理。

为改善车间操作环境，槽面覆盖涤纶布以减少电解液的挥发及保温，厂房设天窗，在循环槽中设置通风管自然排风。

在电解槽周边考虑保温措施，降低能耗。

3.2.3 主要工艺参数

主要技术参数见表3-2：

表3-2 主要工艺技术条件表

3.2.4 冶金计算

（1）金属平衡计算

① 1t阴极需溶解的阳极量：

阳极铜中进入电铜的铜量98%，则有：

（1×99.9935%）÷（1×99.5%×98%）≈1.02547t

②阳极实际需要量：

（1.02547×200000）÷[99.8%×（1-16%）]≈244640.06t/a

③实际溶解阳极量：

（1.02547×200000）÷99.8% ≈205504.85t/a

④残极量：

244640.06×16%=39143.781t/a

⑤阳极泥量：

200000×0.5%=1000 t/a

⑥阳极泥含铜量：

进入阳极泥的铜量占0.07%

205504.85×99.5%×0.07%＝143.13t/a

⑦电解液中铜量：

进入电解液的铜量占1.93%